中文标题：生长素输出载体蛋白 PIN1 在作物根和胚中的亚细胞定位

文章作者：武丽霞，韩丽，赵宜婷，周璇，杜云龙

发表单位：云南农业大学 植物保护学院，昆明 650201

中文核心期刊：广西植物

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文章摘要：

生长素输出载体蛋白 PIN 家族在植物发育中起着至关重要的作用。在这项研究中，我们利用抗兔的 OsPIN1b 多克隆抗体有效检测了水稻、小麦、玉米和大豆的胚根分生区表皮细胞及胚中子叶表皮细胞的 OsPIN1 及其同源物的亚细胞定位，我们发现 OsPIN1b 及其同源物分布在水稻、小麦、玉米和大豆的根和胚中子叶表皮细胞的细胞质膜及细胞质中。不同作物中的相同细胞定位表明 PIN1 在不同植物发育中，其调节生长素分布的功能是保守的。此外，我们也注意到与拟南芥 AtPIN1 的极性定位相比(Friml et al., 2003)，在不同农作物的根表皮细胞中， OsPIN1 及其同源物的定位是非极性的。OsPIN1b 的氨基酸序列与 AtPIN1 具有 58.6%的相似性，因此，不同作物和拟南芥 AtPIN1 蛋白的亚细胞定位模式存在的差异可能与不同植物中 PIN1 蛋白结构差异有关。玉米中的 ZmPIN1a 在不同玉米组织中的定位存在极性定位、非极性定位和胞质定位，一些研究也发现 AtPIN1的极性分布与胚发育中的生长素动态相关。在该项研究中，用于 OsPIN1b 及其同源物细胞定位观察的胚根及子叶胚都处于植物发育的早期阶段，这表明不同作物中 PIN1 的定位还与作物组织发育阶段有关。利用抗兔的 OsPIN1b 多克隆抗体可以检测到 OsPIN1b 蛋白。我们进一步分析发现 OsPIN1b 与 OsPIN1a 氨基酸序列相似性为 62.4 %， OsPIN1a 与 OsPIN1b 蛋白分子量分别为 64.7kD 和 59.3 kD，且 OsPIN1a 氨基酸序列中含有用于制备抗兔的 OsPIN1b 多克隆抗体的序列QSSRNPTPRGSSFNC。因此，我们不能完全排除所检测到的蛋白条带中含有 OsPIN1a，而这也可能部分解释了我们在根表皮细胞中所观察到的 OsPIN1b 及其同源物的非极性定位。PIN 蛋白由于胞吞作用而产生的细胞定位的改变可影响生长素的极性运输，从而进一步调控器官形成。

在该项研究中，我们发现 OsPIN1b 可以通过胞吞途径进入到细胞质中。这显示由于细胞的胞吞作用， OsPIN1b 及其同源物的细胞质膜及细胞质定位可能会发生变化，并参与调控植物内生长素的分布。 PIN 蛋白的细胞定位可受到其它物质如水杨酸的调控。但是，我们观察到 OsPIN1b 的定位可由于自身胞吞作用而改变，因此，不同作物中 PIN1 蛋白的亚细胞定位是一个动态的过程。不同作物中 OsPIN1b 及其同源物可非极性定位于细胞质膜及细胞质中，这是一个动态的分布过程，并与植物所处的发育阶段密切相关。 OsPIN1b 及其同源物的亚细胞定位将有助于我们揭示生长素输出载体通过影响生长素极性分布而参与调控农作物中根和胚发育的分子机制。

亚细胞定位实验图片展示：